Номер 5.176, страница 128 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 5. Электромагнитные колебания. Трансформатор. Передача электрической энергии - номер 5.176, страница 128.

Условие.

5.176. Если на первичную обмотку ненагруженного трансформатора подать напряжение 220 В, то напряжение во вторичной обмотке будет 127 В. Активное сопротивление вторичной обмотки равно 1 $\Omega$. Каково будет напряжение на резисторе сопротивлением 10 $\Omega$, если его подключить ко вторичной обмотке? Потерями энергии в трансформаторе пренебречь.

Решение.

Дано:

Напряжение на первичной обмотке $U_1 = 220$ В
Напряжение на вторичной обмотке в режиме холостого хода $U_{2,xx} = 127$ В
Активное сопротивление вторичной обмотки $r = 1$ Ом
Сопротивление резистора (нагрузки) $R = 10$ Ом

Найти:

Напряжение на резисторе $U_R$

Решение:

Напряжение на выводах вторичной обмотки ненагруженного трансформатора (в режиме холостого хода) равно электродвижущей силе (ЭДС), индуцируемой в этой обмотке. Таким образом, ЭДС вторичной обмотки $\mathcal{E}_2 = U_{2,xx} = 127$ В.

Когда к вторичной обмотке подключают резистор с сопротивлением $\text{R}$, образуется замкнутая электрическая цепь. Вторичную обмотку в этом случае можно рассматривать как источник тока с ЭДС $\mathcal{E}_2$ и внутренним сопротивлением $\text{r}$.

Силу тока $I_2$ в этой цепи можно найти, используя закон Ома для полной цепи:

$I_2 = \frac{\mathcal{E}_2}{R + r}$

Подставим числовые значения:

$I_2 = \frac{127 \text{ В}}{10 \text{ Ом} + 1 \text{ Ом}} = \frac{127}{11} \text{ А}$

Напряжение на резисторе $U_R$ равно напряжению на зажимах вторичной обмотки под нагрузкой. Его можно найти по закону Ома для участка цепи (для резистора R):

$U_R = I_2 \cdot R$

Подставим найденное значение тока $I_2$ в эту формулу:

$U_R = \frac{127}{11} \text{ А} \cdot 10 \text{ Ом} = \frac{1270}{11} \text{ В} \approx 115.45 \text{ В}$

Округляя до целого значения, получаем $U_R \approx 115$ В.

Ответ: напряжение на резисторе будет приблизительно равно 115 В.